WC基硬质合金材料制备及摩擦磨损性能研究

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硬质合会材料以其高硬度、高耐磨性,在模具加工领域得到广泛应用。但是随着材料加工速度的提高,对硬质合金综合性能的要求进一步提高。因此,研究和开发高性能的硬质合金具有重要理论和现实意义。   本文采用液相化学共沉淀法、喷雾干燥技术,结合热分解和热压烧结技术新工艺,制备五种成分的wc基硬质合会并比较了其微观组织和性能,系统考察了其摩擦磨损性能与其组织之间的关系。由于普通金属销与硬质合金对磨时磨损很快,无法考察该类合金的摩擦磨损性能,因此选用Si3N4金属陶瓷球作为摩擦对偶件,进行摩擦磨损性能的对比试验,优选出性能最优的样品。用性能最优的样品与目前常用金属陶瓷材料进行摩擦磨损性能对比试验。利用扫描电镜和立体显微镜考察了性能差别最大的两种WC基硬质合金的摩擦磨损机理,并分析了其影响因素和规律。   结果显示,粘结剂(Co和Ni)的含量对WC基硬质合金摩擦磨损性能有直接影响,粘结剂含量为22%的WC基硬质合金耐磨性能最好。相对于金属陶瓷材料而言,WC基硬质合金具有更高的耐磨性。金属陶瓷材料的磨损机理主要是磨粒磨损和脆性片状脱落;WC基硬质合金的磨损机理主要取决于粘结剂含量,含量高的磨损机理是粘着磨损,含量低的磨损机理是磨粒磨损。当接触表面的摩擦应力超过了表面显微断裂极限,陶瓷材料就会发生剧烈的磨损,而硬质合金材料没有明显的表面显微断裂。WC基硬质合金耐磨性提高的主要原因是粘结剂的加入改变了其磨损机理,并降低了磨损量。   载荷不变随着滑动速度的增加WC基硬质合金的摩擦系数降低,磨损率升高。滑动速度不变随着载荷的增加低粘结剂含量WC基硬质合金的摩擦系数升高,而高粘结剂含量的WC基硬质合金摩擦系数不稳定,主要的原因是载荷的增加改变了材料的磨损机理。磨损率随载荷的增加而增加,但是粘结剂含量的增加可以明显降低WC基硬质合金磨损率。结果还显示摩擦对偶件的变化会导致摩擦系数变化,以Si3N4陶瓷球为对偶件的摩擦系数明显高于以GCr15轴承钢为对偶件的摩擦系数。
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